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地球科学概论 第三章 地球构造
14C
2、相对地质年代
指根据生物的发展和岩层形成的顺序, 而将地壳历史划分为与生物发展相对应的 一些自然阶段。 它只表示地质历史的相对顺序和发展 阶段,不表示各个时代单位的长短。 ——划分依据: ◆地层形成顺序。地层是按时代先后层层 沉积下来的,下面的地层较老,上面的地 层较新,这称为地层层序律;
★铀系法 ◆ 234U ◆ 210Pb 半衰期:25 万年; 测年范围:5 万 ~ 100 万年; 半衰期:22.3 年; 测年范围:< 150 年;
◆测年材料:沉积物、岩石。
★钾氩法
◆原理:40K 因电子俘获而放出α或 β射线、衰变为稳定的同位素 40Ar , 通过测定样品的 40K 和 40Ar 含量就可 以计算出其年代;年代越老,其 40K 就相对越少, 40Ar 就相对越多。 ◆ 40K 半衰期:1.3×109 年; 测年范围:> 2 万 ~ > 800 万年; ◆ 测年材料:火成岩、沉积物。
◆水平运动与垂直运动的关系
从地壳的发展历史看,地壳运 动的总体表现形式,无论在大陆还 是在海洋,越来越多的证据表明, 水平运动是主导的,而垂直运动是 派生的。 水平运动形成地壳的褶皱和断 裂,升降运动引起地壳的隆起、凹 陷和海陆变迁。
(二)确定地壳运动的方法
★地质历史时期地壳运动的确定
主要依据地壳运动过程中所遗留下来 的地质记录,包括地层剖面中的岩相变化、 岩层厚度、以及岩层的接触关系等等。
★14C 法
◆ 原理: 14C 由宇宙射线中的中子轰击地 球大气中的氮核,产生核反应而生成。 在 相当长的地质时期里, 大气中的 14C 含量 基本保持稳定,即 14C 背景浓度不变;
◆ 半衰期:5730 ± 40 年; 测年范围:0 ~ < 10 万年; ◆测年材料:有机质(如贝壳、骨头、沉 木、木屑、泥炭、碳酸盐沉积等等);
D
◆枢纽:EC ◆倾伏端:C
A E
C
F
B
G
2、常见褶曲类型
◆褶曲的基本类型是背斜褶曲(背斜构造) 与向斜褶曲(向斜构造)。 ◇顺地貌: 背斜成山,向斜为谷 ◇逆地貌: 背斜为谷,向斜成山
新
老
新 老
老
新
◆按轴面及两翼产状,褶曲可分为四类
①直立褶曲(对称褶曲):轴面直立,两翼 倾向相反、对称 ,翼角大致相等;
地核
内核
圈层的划分:
圈层名称 地壳 上地幔
外核
内核
不连续面
深度
(km)
特征
1、由岩石组成的固体 外壳 2、厚度不均,大洋部 分薄,大陆部分厚
莫霍界面
33
地 幔 下地幔
地 核
古登堡界面 2900
上地幔上部存在一个 软流层,这里可能为 岩浆的主要源地
温度、压力和密度 很大
第二节 地壳运动
一、地壳运动
3、岩层接触关系分析法:
地壳下降引起沉积,上升则导致剥蚀,所 遗留在岩层中的各种接触关系,是分析和阐明 地壳运动的证据。
①整合接触:在地壳相对稳定的条件下,岩层 沉积连续,且下老上新,没有岩层缺失,这种 关系叫整合接触。 特点:岩层相互平行,时代连续,岩性和 古生物特征呈递变状态。 这种接触关系说明该地区未发生过显著的 升降运动,古地理环境没有显著的变化。
②倾斜褶曲(不对称褶曲):轴面倾斜,两 翼倾向相反 ,翼角不等;
③倒转褶曲:轴面倾斜,两翼倾向相同,其 中一翼岩层形成倒转(老岩层在上,新岩层 在下),两翼相等或不等;
④平卧褶曲(横卧褶曲):轴面水平或近乎 水平,两翼岩层也近乎水平。一翼岩层正常, 另一翼发生倒转。
(四)断裂构造
岩石所受应力超过其 自身强度的极限而发生破 裂,导致岩层丧失其连续 性的现象,称为断裂。 岩块沿断裂面发生明 显位移的断裂构造,称为 断层。 岩块沿断裂面没有发 生明显位移的断裂构造, 称为节理。
地层年代单位1 ③更低一级的地层年代单位叫系。 系与系之间的生物在目、纲范围 内有很大变化。如泥盆系以鱼纲 的大发展、石炭系以两栖纲的大 发展为主要特征。 系一般是根据首次研究的典 型地区的古地名、古民族名或岩 性特征等命名,如寒武系、奥陶 系、石炭系、白垩系等。
地层年代单位2 ④比系更低一级的地层年代单位叫统。 统与统之间的生物在科、目范围内有 显著的变化。例如,在中国和澳洲的 下寒武统中都有莱氏三叶虫(科), 而在欧美都有小油节虫(科),二者 都以多节、多刺、小尾为共同特征, 说明下寒武统所代表的时代是三叶虫 演化的原始阶段。 统的名称另冠以下、上或下、中、 上字样,如下寒武统、中寒武统、上 寒武统等等。
地球内部动力作用所引起的地壳结构改 变和地壳内部物质变位的运动,称为地壳运 动,也叫 “ 构造运动 ” 。 ★构造运动按发生时间分为: ◆(古)构造运动 ——晚第三纪末期以前(约3百万年前); ◆新构造运动 ——晚第三纪末期和第四纪; ◆现代构造运动 ——五六千年前至现在。
(一)地壳运动的基本形式
②不整合接触:
地壳运动使沉积中断,形成时代不连续 的岩层,这种关系称为不整合接触。 ▲平行不整合:又称为 “ 假整合 ” ,不 整合面上下两套岩层的产状彼此平行, 但时代不连续,曾发生过沉积间断,故 两套岩层的岩性和其中的化石群也明显 不同。 这种接触关系说明该地区曾有过显 著的升降运动,古地理环境有过显著的 变化。
◆阶(梯)状断层
两条或两条以上倾向 相同而又相互平行的 正断层组合,其上盘 依次下降呈阶梯状。 例如:断块山地。
◆地堑
两条或两组正断层组合而成,断层面之间 的岩块相对下降,两侧的岩块相对上升。 ——地堑常常形成狭长的凹陷谷地。
◆地垒
与地堑相反,地垒是断层面之间的岩块 相对上升,两侧的岩块相对下降。 ——地垒常常形成块状山地。
地史——地壳的发展历史
地球形成已有46亿年。在这 漫长的时间里,地球曾经历过许 多重大和复杂的变化,其历史就 记载在地壳的地层、古生物化石 和各种各样的构造变动遗迹中。
一、地质年代
1、绝对地质年代(同位素地质年代) 通过测定岩石的放射性同位素含量, 依据其蜕变规律而计算出岩石的年龄。 例如: U-Th-Pb(铀系法,铀-钍-铅); K-Ar(钾氩法); Rb-Sr(铷锶法); 14C(碳 14 同位素法)。
地震波:
当地震发生时,地下岩石受到强烈的冲击产生 弹性震动,并以波的形式向四周传播, 这种弹 性波叫地震波.有横波与纵波之分.
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不连续界面
地震波速在一定的深度发生突然变化的面 称为不连续面
返回
地震波的速度与地球内部圈层的划分
速度{千米/秒) 33
上地幔 下地幔
地壳
莫霍界面
地幔
2900
外核
古登保界面
第四节 地壳的发展历史
第三章 地球构造
第一节 地球的内部构造
一、地球的内部圈层
1. 了解地球内部知识主要通过对地震波的认识 2、划分依据:地震波 分 类 特
传播速度
较快 较慢
点
共同点
所经物质状态
纵波(P) 横波(S)
固体、液体、气体 都随所通过 物质的性质 固体 而改变
3、圈层的划分(如下图所示)
2、厚度分析法:
通过厚度分析法,可以获得 地壳升降幅度的定量结论。
沉积物的厚度主要决定于地壳的 下降幅度。如果海底稳定,则沉积物 厚度不会超过海水深度;如果海底不 断上升,则沉积物厚度必然小于海水 深度;当海底缓慢下降时,可形成巨 厚的沉积物,如天津蓟县一带震旦亚 界浅海相岩层厚度近10000米。
◆ 4 种主要地质构造类型: 水平构造、倾斜构造、 褶皱构造、断裂构造。
◆岩层的产状要素
岩层产状:即岩层的产出状态,是指岩层在 空间的方位。由其走向、倾向和倾角来表示。
300°
倾向
o
走向 210°
120° 倾角
35°
S E 120 可标记为: ,SW210°,∠35° o NW 300
(一)水平构造
1、水平运动: 指地壳物质大致平 行地球表面, 沿着大地水准球面 切线方向进行的运动。 岩层在水平方向遭受挤压力或 张力,形成巨大而强烈的褶皱和断 裂。因此,水平运动又称为 “ 造 山运动 ” 。
——其速度为( 几 — 几十mm)/a 。
2、垂直运动
指地壳物质沿着地球半径方向进行 的缓慢升降运动。 常表现为大规模的隆起和凹陷,引 起地势高低的变化和海陆变迁。因此, 垂直运动又称为 “ 造陆运动 ” 。 ◆垂直运动的特点: 交替性:时间上,空间上; 周期性:一个地区从下降到上升终止 称为一个旋回; 复杂性:不同规模的升降交错发生。
1、沉积岩相分析法:
岩相是岩层形成环境的物质表现,即 沉积物的特征及其生成环境的总和。
◆沉积相的分类
◆海侵(浸)层位与海退层位
▲当地壳下降时,海水侵漫陆地,陆地 面积相对缩小,海洋面积相对扩大,称 为 “ 海侵 ” ,这时所形成的岩层称 “ 海 侵层位 ” 。 海侵层位特点:在垂直剖面上,自下而 上沉积物颗粒由粗变细;由于海洋面积 扩大,新形成的岩层分布面积大于老岩 层面积,形成超覆现象。
岩层的上下界面称为层面; 岩层包括了沉积岩、以及由沉积岩经过 轻度变质作用而成的变质岩; 同一岩性的岩层中夹有其它岩性的薄层 称为夹层; 两种或两种以上不同岩性的岩层在垂直 方向上多次重复交互,而且厚度相近的称为 互层。
★地质构造
——地壳运动所造成的岩层产状和构造 形态的改变称为地质构造。 地壳运动是地质构造的原因,而地 质构造则是地壳运动的结果。 引起地质构造的力主要有压应力、 张应力和扭应力等三类,可分别形成压 性、张性和扭性构造。
1、断层要素
①下盘;②上盘;③断层线; ④断层面;⑤断层破碎带;
③
④
①
② ⑤
2、断层的主要类型
①垂直断层:两盘相对垂直位移,断层面垂直; ②平移断层(平推断层):断层两盘沿断层面走 向作水平相对位移,断层面陡直,为较强烈的水 平挤压作用形成;